Міністерство освіти і науки України Національний університет «Львівська політехніка» Кафедра Фізики Лабораторна робота № 13 Надходження коефіцієнта напруги і перевірка закону Ома для ланцюга перемінного току  Мета роботи – визначення коефіцієнта потужності та перевірити закон Ома для змінного струму при наявності ємності в електричному колі. Прилади та обладнання: амперметр, вольтметр, ватметр, герцметр, конденсатор, реостат, провідники. Теоретичні відомості До найпростіших змінних струмів відносяться синусоїдальні, які викликаються ЕРС або напругою, що змінюється за законом синуса або косинуса. Розглянемо електричне коло, що складається із джерела змінної напруги та активного опору (рис.1). Подамо зміну напругу U на опір U-Umsinωt, де Um – амплітудне значення напруги. За законом Ома I=U/R= Umsinωt/R= Imsinωt, де Im=Um/R. Таким чином, стум у колі змінюється за законом синуса, а різниця фаз між коливаннями струму і напруги дорівнює нулю. Напруга і струм одночасно досягають максимальних значень і одночасно обертаються в нуль(рис.2). максимальне значення напруги Um=ImR. Величина, що гармонічно змінюється можна точно представити за допомогою векторних діаграм. Вибираємо вісь діаграми так, щоб вектор, що зображає коливання струму, був напрямлений вздовж цієї осі (рис.3). назвемо цю вісь віссю струмів. Тоді вектор, що зображає коливання напруги, буде направлений вздовж осі струмів. Довжина цього вектора дорівнює амплітуді напруги Um=ImR. Розглянемо електричне коло, що складається із джерела змінної напруги і конденсатора ємністю C (рис.4). подамо змінну напруги U на ємність С. конденсатор неперервно перезаряджається, внаслідок цього у колі буде протікати змінний струм. Напруга на конденсаторі прямо пропорційна заряду Uс=q/С і її можна вважати рівною зовнішній напрузі Uс=q/С= Umsinωt, (1) звідки q=CUmsinωt. тоді I =dq/dt= ωCUmsinωt=Imsin(ωt+π/2), (2) Де Im=ωCUm=Um/1/ωC. Величина Rc=1/ωC називається реактивним ємнісним опором. Отже вираз (1) можна записати так: Uc=(1/ωC) Imsinωt. (3) Порівнюючи (2) і (3), бачимо, що спад напруги на ємності відстає по фазі від струму, що протікає через ємність, на π/2 (рис.5). Це означає, що поки струм протікає в одному напрямку, заряд на обкладинках конденсатора зростає. Струм проходить через максимум і починає спадати (рис.6), а заряд (а значить і Uc ) продовжує зростати, досягаючи максимуму в той момент, коли значення струму I стає рівним нулю. Після того проходить спад зарядів на обкладках конденсатора і струм змінює свій напрям. Розглянемо коло, що складається з активного опору R, ємності С і джерела змінної напруги U=Umsinωt (рис.7). У колі виникає змінний струм тієї ж частоти, амплітуда і фаза якого визначаються параметрами кола R і C. Цей струм приводить до спаду напруги Ur на активному опорі. Амплітуда спаду напруги Umr=RIm, а фаза збігається з фазою струму. Тому на векторній діаграмі (рис.8) вектор Umr відкладаємо по осі струмів. Спади напруг Umr і Umс в сумі повинні дорівнювати амплітудному значенні Um змінної напруги, що діє уколі. З рис.8 видно, що (RIm)2+((1/ωC)Im)2=Um2, Звідки Im= Um/R2+(1/ωC)2 = Um/Z, (4) Де Z= R2+(1/ωC)2 – повний опір даного кола змінного струму. Вираз (4) і представляє собою закон Ома для кола змінного струму, що містить R1C: амплітуда сили змінного струму прямо пропорційна амплітуді вхідної напруги кола і обернено пропорційна повному опору цього кола. Закон ома в такій формі виконується і для діючих (ефек...